[发明专利]一种非对称的强粘易撕传感器及制备方法

说明书

本发明公开了一种非对称的强粘易撕传感器及制备方法，所述传感器由基材、功能性切口、止裂孔、图案化的电极和导线、胶层和离型纸组成；其中，所述的基材包括中的一种，所述的电极包括中的一种，其制备方法包括：首先制备出强韧的柔性薄膜，并在底部粘贴胶层及离型纸，通过激光切割或冲裁工艺形成粘附调控的切口，将绘有电极图案的金属掩膜贴附于水凝胶薄膜表面，将导电溶液滴入掩膜的空隙中，待溶剂挥发将掩膜揭去，并在电极引脚处引出导线，从而集成粘附可控的柔性传感器。本发明具有粘性强弱和方向可控，体积小巧轻薄、能响应拉伸、承重、振动和温度等多种刺激，传感灵敏，可阵列化，制作简易，适合大变形和复杂表面的粘贴和传感等技术特点。

技术领域

本发明涉及柔性传感器技术领域，尤其是涉及一种非对称的强粘易撕传感器及制备方法。

背景技术

可控的粘附对于柔性电子器件、生物制药等领域至关重要，不仅是保证器件功能性的重要条件，同时还与材料或器件的精密定位、吸附、分离、转移等过程息息相关。传统传感器的粘附一般是压力驱动的，虽然反应灵敏、性能强劲，但粘性单一，要么粘性强难撕脱，要么粘性弱易脱落，要想实现自如的粘附和分离尤为困难，并且一旦脱离表面就很难再次使用，重复率很低。此外，一些传感器为了获得强力的粘附，通常采用粘性较大的粘接剂，使得分离器件变得困难，还可能在表面残留胶剂，难以去除并影响使用。可见，粘性和分离性很难协调，如果能同时实现良好粘性还易于分离，这对提高生产效益具有重要的意义。

尽管人们通过设计形态各异的微观结构探索了粘性调控的途径，譬如由壁虎等启发的仿生机械爪和纤维阵列等，然而由于尺寸精密、结构复杂、脆弱易损，使用成本很高。而将粘附界面进行图案化的设计逐渐得到关注，它一般通过在特定区域改变材料属性或界面性能，从而调控粘附。这种方法常应用于传感器或厚度较小的材料，如晶圆、印刷电路板等的制造和转运中，然而现有的图案化技术难以同时具备强粘附和易分离的性能。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供了一种非对称的强粘易撕传感器及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种非对称的强粘易撕传感器，包括依次连接的传感器基材、胶层和离型纸；所述传感器基材表面开有功能性切口；所述功能性切口为沿剥离方向轴对称的切割线，并完全贯穿传感器基材，功能性切口的末端开有止裂孔；所述功能性切口内布置有图案化的电极，所述图案化的电极粘贴在传感器基材的表面，所述图案化的电极引脚处与导线连接；所述功能性切口的图案优选镂空型、虚线型或非对称虚线型。

进一步地，所述传感器基材优选PIC水凝胶、PET或PDMS柔性薄膜。

进一步地，所述电极的材料优选银纳米线、金、铜、ITO或PEDOT:PSS。

进一步地，所述胶层优选丙烯酸胶层。

进一步地，传感器基材的厚度为0.1~0.5mm；所述强粘易撕传感器的总厚不高于3mm；功能性切口的缝隙宽度应小于0.2mm，止裂孔的直径为0.5~3mm；功能性切口的总宽和传感器基材的宽度应大于1:4；电极的厚度应大于0.01mm，电极的线宽不应低于0.3mm。

本发明公开了一种非对称的强粘易撕传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）：使用柔性薄膜制备传感器基材，在该柔性薄膜底部粘胶层，在胶层的底部粘贴离型纸作为保护层；

步骤（2）：通过激光切割或冲裁工艺形成粘附调控的功能性切口，用工业酒精清理传感器基材的表面，并用40~100W功率进行等离子处理2~5min，提高水凝胶表面活性；

步骤（3）：将将绘有电极图案的金属掩膜贴附于步骤（1）制得的传感器基材的表面；

步骤（4）：将电极材料采用旋涂、蚀刻、蒸镀或磁控溅射滴入金属掩膜的图案空隙中，静置待溶剂挥发，去除金属掩膜，并在电极引脚处粘贴铜箔引出导线，即得非对称的强粘易撕传感器。